[发明专利]一种用于合成三聚氰胺的催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于催化剂领域，具体为一种用于合成三聚氰胺的催化剂及其制备方法。本发明采用硅酸钠和偏铝酸钠为原料，通过制备硅铝胶、混合打浆、喷雾造粒、焙烧和冷却筛分等步骤制备出硅铝含量适宜的硅铝胶三聚氰胺催化剂。制备的催化剂具有活性高、选择性高、强度大、尿素投料负荷高、副产物少等特点，有效降低了三聚氰胺装置催化剂损耗和尿素消耗，延长了装置运行周期。

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，具体为一种用于合成三聚氰胺的催化剂及其制备方法。

背景技术

三聚氰胺是一种重要的氮杂环有机化工中间产品，主要用于生产三聚氰胺-甲醛树脂，广泛用于木材加工、涂料、造纸、纺织、皮革加工等领域。近年来随着三聚氰胺研究的深入和人们生活水平的提高，三聚氰胺的应用领域和范围越来越广泛，用量也迅速增加。

我国是世界上最大的三聚氰胺生产国，全部采用尿素法生产，国内三聚氰胺装置前期大多采用传统的粗孔微球硅胶作为催化剂，但该催化剂强度差、活性低、尿素投料负荷只有75g/kg·h^-1催化剂，而且该催化剂易中毒，导致装置消耗高、产品收率低、运行周期短。BASF常压法装置采用活性氧化铝球催化剂，与硅胶微球相比，活性氧化铝球催化剂活性高，磨损小，副产物少，投料负荷可达80～130g/kg·h^-1催化剂，但氧化铝球催化剂磨损下来的微粉易粘附在过滤器滤袋上，不易除去，使生产系统压差迅速升高，影响装置运行周期。

单独的氧化铝和氧化硅酸性很弱，活性低，但由两者相结合时形成的硅铝氧四面体活性结构是硅酸铝催化剂的酸性中心，表现出很强的酸性。因为硅是正4价，它和氧原子形成硅氧四面体结构，硅原子周围的4个氧原子各以1个负价和硅化合，电性恰好中和。当氧化铝和氧化硅结合时可以看成是铝原子取代了硅氧四面体中的硅原子，由于铝原子只有正3价，这样就在铝原子附近出现了1个多余的负价，由于水分子很容易被带负电的铝氧四面体极化生成质子，这样铝原子在周围吸收了1个质子H⁺，而变成了酸性，叫质子酸，也就是催化剂的活性中心。在尿素反应生成三聚氰胺的多相催化反应历程中，硅酸铝催化剂的表面酸性在反应中起了重要作用，反应物化学吸附在催化剂表面这些特别活泼部位的酸性中心上，使反应物内部原子间的联系变得松弛而处于活泼状态，从而降低了反应活化能，加快了反应速度。因此从催化机理上讲，硅铝胶催化剂比硅胶催化剂有了明显的进步。

近年来三聚氰胺生产装置多使用硅铝胶催化剂，对硅铝胶催化剂的研究也不断深入。CN102580711A公开了一种气相法尿素合成蜜胺催化剂的生产方法，采用泡花碱和硫酸铝为原料进行生产三聚氰胺催化剂，但该方法生产中有碱煮扩孔、酸浸泡等操作，工艺流程长，操作复杂，生产成本高。CN110665521A公开了一种用于合成三聚氰胺的催化剂及其制备方法，其中所使用的硅胶载体比表面只有120m²/g，由此可推测其制备的催化剂因比表面小，尿素负荷小，而且该方法生产催化剂含铝量高，成本较高。CN101024171A公开了一种用于合成三聚氰胺的催化剂及其制备方法，其制备过程属于将硅铝氧化物和氧化铝机械混合，两种原料之间不能充分结合，影响催化剂的强度和活性。CN106902799A公开了一种合成高铝硅胶的制备方法，该方法采用粒度为1～3mm，制备的催化剂比表面高达300～500m²/g，可知该催化剂微孔多，不利用物料在催化剂孔道内的扩散传质，易产生副产物，催化剂寿命不长。

发明内容

本发明正是基于尿素法生产三聚氰胺工艺中催化剂存在的问题，提供一种有工艺简单、成本低廉的高效催化剂及其制备方法，该方法制备的催化剂活性高、选择性好，强度高，装置催化剂和尿素消耗降低，生产的产品质量好，副产物少，装置运行周期长。

为了实现以上发明目的，本发明的技术方案为：

一种用于合成三聚氰胺的催化剂的制备方法，包括以下步骤：